50690676
引言地质科学的不断发展积累了大量关于地层（含古生物）的实物地质资料，这些资料或束之高阁，或零散分布在不同地区不同行业的基层单位。为加强实物地质资料管理，充分发挥其作用，经国家有关部门批准成立了国土资源部实物地质资料中心。该中心任务是依法接收保管重要的实物地质资料，特别是具有典型性、代表性、特殊性的实物地质资料。根据实物地质资料管理信息系统设计规划，按地质学科的不同专业将分别建立地层、典型矿产、岩石等实物地质资料数据子系统。本文讨论地层（含古生物）数据子系统，以下简称地层子系统。一、地层子系统设计基本流程要建立实物地质资料地层子系统，首先要对复杂多样的地层实物资料进行调查研究，对地层学各方面的信息进行归纳和总结，确定出主干及支干，理清脉络；其次根据地层学专业特点确定地层剖面子系统的结构及相应功能模块；然后制定各数据表的结构，分配相应数据项的字段名和字段长度、字段代码、英译名等，确定各数据表的相关关系，分配相应图层及各图所要表示的地理信息和属性信息等；最后选择适当的数据库建库环境、数据库查询语言、程序设计语言实现所设计系统的功能（图1）。二、地层子系统数据表根据地层实物地质资料的实际情况，将数据分成若干个表：剖面表、矿心表、岩心表、标本表、副样表、化石表、光薄片表、成果表、论文表等，各个表中分别列出不同的字段，用来表示相关的信息（表1）。图1 地层实物地质资料数据子系统设计基本流程表1 数据表所含字段续表三、地层剖面数据表关联关系如图2所示。图2 地层数据表属性关联关系四、地层子系统图层根据地层子系统特点，为直观管理与地理信息有关的地层实物数据，将地层实物相关属性表与相应图层关联起来。例如为显示地层剖面各属性表的空间分布分别建立地层剖面图层——主要显示地层剖面的位置、走向及延伸等；岩矿心图层——主要显示岩矿心的位置、分布、规模、种类、相关的图形图像等；标本图层——主要显示标本在剖面中所处的具体位置、分类、图像等；古生物化石图层——用于显示古生物化石的产地、在地层中的具体位置、分类、图像等。同时借助相关地区政区底图、交通底图、地形底图、水系底图以及相关的专业图层，再配以ARC/INFO软件丰富的叠加、缓冲区、空间连接、空间合并、统计分析等空间分析功能，并充分利用图表，使地层实物的属性数据及空间数据实现有机结合。五、地层剖面子系统功能基本功能作为实物地质资料库子库之一，首先面对的是大量关于地层实物的原始资料及各种参数，因此必须将其录入到数据库中。对不同的数据库类型，虽然数据库关系不同，存贮格式不同，但都可归结为一条一条的信息以及由此汇集成的工作表，录入的信息可以进行编辑、修改、增删、显示、打印等。扩展功能本子库拟增加的功能有查询功能，可分为各种方式查询，如剖面名称、代号、地区、年月、成果、论文等查询；显示地层GIS图层功能；地层剖面及立体图；提供与其他地层剖面的对比等等。网络功能建立实物地质资料库网页、网站及局域网使人们能在网上浏览、查询、下载所需信息，并进行相应的交流研究。六、地层子系统的实现与维护实现对数据库的设计和初步评价完成后就可以建立数据库了。实现阶段的主要工作有：首先建立实际数据库结构，拟在Windows 2000 Server操作系统上，利用SQL SERVER实现结构化信息查询，利用ARC/INFO实现地理信息系统图层显示，应用程序界面选择面向对象的程序设计语言Visual Basic 等编程实现。其次，试运行，在数据库结构建好后，输入试验数据和实际运行应用程序，执行数据库的各种操作，测试应用程序的功能，测量系统的各项指标，分析是否符合设计目标。在试运行阶段，必须进行实际测量和评价，测试数据尽可能覆盖现实各种情况，如果测试结果不符合设计目标，还要返回设计阶段进行修改。第三，装入数据，又称数据库加载，因为不同部门的数据格式可能不同，所以在装入数据之前需要对数据进行检查和整理，并建立严格的数据登录和校验规范，排除不合格的数据。运行与维护第一，地层子系统在实际运行过程中需要经常检查系统的安全性，及时调整授权和密码，发生故障及时排除；第二，根据用户的具体需要，在不损害原系统功能和性能的情况下进行扩充；第三，修改在运行过程中发现的错误。总之，数据库维护不仅仅是维持其正常运行，还是其设计工作的提高和继续，使数据库的结构和性能不断完善。 
古生物化石埋藏于沉积岩构成的地层（岩层）中，就新疆而言，各大山系除去侵入岩（如花岗岩等）外，成层出露的岩层都可以称为地层。晴朗的天气下，我们可以遥望博格达主峰显示出成倾斜岩层的特征，它是由石炭纪海相岩层构成的，后经地壳变动隆起为高山；著名的乌尔禾魔鬼城是白垩纪湖相沉积地层，后经地壳水平运动隆起地表，再经流水切割和风蚀形成今天我们所看到的奇异的地貌。除山系外，各盆地第四系现代覆盖物之下的基岩也包括地层，如塔里木盆地之下数千米之深均为地层，其中可以赋存大量油气。了解一些古生物学、地层学基本概念，可以帮助我们更好地理解地质历史。化石：保存在地层岩石中的古代生物的遗体、遗迹统称为化石，这里的古代通常限定为1万多年以前到数亿至30多亿年前。如70多万年前的中国猿人头盖骨可以称为化石，而3000年前的楼兰女尸不属化石。完整的动植物遗体如贝壳、三叶虫、硅化木属于化石，不完整的动物骨骼、牙齿、植物印痕也是化石。动物活动的痕迹也属化石，如三叶虫在海底爬行的痕迹、恐龙在陆地的脚印均为化石。远古人类使用的石器、骨针也为化石。古代植物分泌的树脂被埋藏也属化石，如琥珀也属一种特殊的化石，其中可以保存完整的昆虫个体。化石形成的条件：古代生物死亡后，大部分软体都经破坏、腐烂后消失了，只有其中一部分才能保存下来。化石形成的条件，从生物本身来说，要具备硬体的条件，如贝壳、甲壳、骨骼、鱼刺、牙齿、树干，这些容易形成化石。其次，动物死亡后未经搬运被迅速埋藏，容易形成完整而精美的化石。大部分化石被埋藏后都经过置换、石化作用（矿化、炭化、硅化）变为岩石成分，有机质成分消失，但生物结构保存。但也有例外，如西伯利亚冻土层中的猛犸象整个机体保存完好。进步性发展：达尔文进化论告诉我们，一切生物都起源于单细胞的始祖类型，后在地质时代长期自然选择的作用下，逐渐改变其体制发展为高度生物。也就是说，生物是沿着从简单到复杂、从低等到高等的方向发展的，这就是进步性发展。这一现象在古生物学中极为明显，依靠化石本身特征的先进优劣，基本可以分析其时代的新老。生物进化的不可逆性：生物地层学研究证明生物的属或种在地球历史上只能出现一次，绝不会重复出现，这就是生物进化的不可逆性。依靠这条法则我们可以依靠化石查明地层的时代，如只有大量三叶虫的地层无疑是寒武系，有恐龙的地层一定是中生代地层。地层：一般指成层的岩石，包括沉积岩、火山岩和由沉积岩、火山岩变质而成的变质岩。由于层状岩石明显地反映了岩石形成时间的先后顺序，因而地层同岩石的含义不同，是具有一定时间性的或时间概念较强。第四纪的沉积物虽然目前还没有形成岩石，如黄土，但也属地层的范畴。地层层序律：一般在没有遭受过剧烈地壳运动的地区，岩层中保持着正常的沉积顺序，先形成的老地层位于下面，新地层覆盖在上面，这一非常明显的原理称为地层层序律。古地理环境：指地质历史时期地球表面的地理特征。分析古地理环境的方法很简单，也就是将今论古的原则。如我们知道鱼类产于海洋、湖河环境。那么含鱼化石的岩层过去也是这些环境，再根据鱼类的特征，如结构属淡水鱼还是咸水鱼即可判断和进一步分析次一级环境。如乌鲁木齐雅玛里克山二叠纪地层产大量古鳕鱼化石，种类很单一，个体普遍不大，除鱼类外还有植物化石，据此可以分析出乌鲁木齐一带在两亿多年前为湖泊环境。
猛犸（měng mǎ ） 猛犸是鞑靼语“地下居住者”的意思，真猛犸象（长毛猛犸）体型一般和今天的亚洲象类似，更大的猛犸是北美的哥伦比亚猛犸和帝王猛犸，这两种猛犸均没有长毛。猛犸的平均体型小于恐象和剑齿象，所以并不是最大的古象，但却是最有名的。它身高体壮，有粗壮的腿，脚生四趾，头特别大，在其嘴部长 出一对弯曲的大门牙。一头成熟的猛犸，身长达5米，体高约3米，与亚洲象相近，门齿长5米左右，虽然身高不高，但身体肥硕，因而体重可达6~8吨。它身上披着黑色的细密长毛，皮很厚，具有极厚的脂肪层，厚度可达9厘米。从猛犸的身体结构来看，它具有极强的御寒能力。 与现代象不同，它们并非生活在热带或亚热带，而是生活在北方严寒气候的一种古哺乳动物。大小近似现代的象，但头骨比现代的象短而高。无下门齿，上门齿很长，向上、向内卷曲。臼齿由许多齿板组成，齿板排列紧密，约有30片，板与板之间是发达的白垩质层。曾生存于亚、欧大陆北部及北美洲北部更新世 哥伦比亚猛犸晚期的寒冷地区。苏联西伯利亚北部及北美的阿拉斯加半岛的冻土层中，都曾发现带有皮肉的完整个体，胃中仍保存有当地生长的冻土带的植物。我国东北、山东长岛、内蒙古、宁夏等地区也曾发现过猛犸的化石。科学家认为，地球上的猛犸是死于突如其来的冰期，使得死亡后的尸体即遭冻结，故未来得及腐烂。又由于千百年来在地穴中受到冰雪的保护掩埋，故能完整地被保存下来。在阿拉斯加、西伯利亚、中国黄河流域的冻土和冰层里，曾不止一次发现这种动物冷冻的尸体。据记载，2009年在俄罗斯的冻土发现一具有毛，有皮的公的猛犸象的尸体，现在被保存在中国。在科学家对其进行扫描时，还在它体内发现了活的脑干细胞。但目前猛犸细胞中的DNA都已非常破碎，已经无法用于克隆。所以复原猛犸仍是一个遥远的梦。
古生物学是以化石为研究对象的，是研究地质时代中的生物及其发展演化的科学。其研究范围包括各地史时期地层中保存的生物遗体和遗迹，以及一切与生物活动有关的地质记录。古生物学的基础工作包括化石的采集和发掘、处理和复原、鉴定和描述，并在这些工作的基础上进行分类分析，进而研究各类生物的形态、分类、生活方式、进化规律等，最终应用于其他方面的科学研究。在古生物学研究的化石中，有些生物体和化石个体较大，利用常规方法在肉眼下就能直接进行研究，这些化石称为大化石（macrofossil）。但是某些生物类别，如有孔虫、放射虫、介形虫、沟鞭藻和硅藻等，以及某些古生物类别的微小部分或微小器官，如牙形石、轮藻和孢子花粉等，形体微小，一般肉眼难以辨认，这些化石称为微化石（microfossil）。对于微化石的研究必须采用专门的技术和方法从岩石中将化石处理、分离出来，或磨制成切片，通过显微镜进行观察和研究，这就形成了一门专门的学科——微体古生物学（Micropaleontology），其中包括专门研究古代植物繁殖器官孢子和花粉的孢粉学（Palynology），以及以更加微小的超微化石（nannofossil）为研究对象的超微古生物学（Ultramicropaleontology）。此外，在古生物学的发展和应用过程中，不断与相关学科交叉和渗透，产生了一系列边缘、交叉学科，如与地层学结合产生的生物地层学（Biostratigraphy）和生态地层学（Ecostratigraphy），与物理化学结合产生的分子古生物学（Molecular paleontology）和古生物化学（Paleobiochemistry），研究古代生物和无机、有机环境关系的古生态学（Paleoecology），专门研究古代生物生活活动遗迹及其生态环境的古遗迹学（Paleoichnology），研究地史时期动、植物地理分布的古生物地理学（Paleobiogeography）等等，以及研究古生物的结构构造，并用以启发各技术领域的发明创造而形成的古仿生学等，都是近几年以来飞速发展的新学科。应当指出，古生物学首先是随着地质学发展而诞生的，主要为地质学，特别是为地史学服务的，为地质学的基础学科之一，对于确定地层时代，划分和对比地层，研究古地理、古气候以及成矿条件和地壳演变等等，都起着重要作用，因而它与地质学具有更为密切的关系。
